高考生物一轮总复习第4讲　生物技术在其他方面的应用VIP

第4讲生物技术在其他方面的应用考纲要求核心素养1.从生物材料中提取某些特定的成分2蛋白质的提取和分离科学探究通过设计实验探究植物有效成分提取的条件，培养学生针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。科学思维通过综合分析玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的提取原理及过程，培养学生分析和综合的能力。从生物材料中提取某些特定的成分授课提示：对应学生用书第195页基础突破抓基础，自主学习1植物芳香油的来源和提取方法(1)天然香料的主要来源：动物和植物。(2)特点：具有很强的挥发性。(3)成分：主要包括萜类化合物及其衍生物。2玫瑰精油的提取3橘皮精油的提取4胡萝卜素的提取5血红蛋白的提取和分离原理及方法(1)原理：蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。(2)分离方法凝胶色谱法：也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。6血红蛋白的提取和分离过程(1)样品处理：红细胞的洗涤血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液。(2)粗分离：用透析法除去样品中相对分子质量较小的杂质。(3)纯化：用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质。(4)纯度鉴定：一般用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的相对分子质量。重难突破攻重难，名师点拨1植物有效成分提取的三种方法比较提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后即可获得芳香油续表提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法方法步骤水蒸气蒸馏；分离油层；除水过滤石灰水浸泡、漂洗；压榨、过滤、静置；再次过滤粉碎、干燥；萃取、过滤；浓缩适用范围适用于提取玫瑰精油、薄荷精油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中优点简单易行，便于分离生产成本低，易保持原料原有的结构和功能出油率高，易分离局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难，出油率相对较低使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量2.植物芳香油提取技巧的分析(1)在玫瑰精油的提取过程中，加入NaCl的目的是增加水层的密度，有利于油水分层，加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。(2)在提取橘皮精油时，为了提高出油率，需要将柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，石灰水能分解果胶，压榨时不会滑脱，且出油率高，过滤时不会堵塞筛眼。特别提醒胡萝卜素粗品鉴定过程中的4个注意事项(1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显：为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。(2)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能让滤纸两边相互接触，以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。(3)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败：层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。(4)没设置标准样品作对照：层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的胡萝卜素作对比以确认。3常用的蛋白质分离方法(1)凝胶色谱法蛋白质项目相对分子质量大相对分子质量小凝胶内部不能进入能进入运动方式垂直向下垂直向下和无规则扩散运动经过路程较短较长洗脱次序先流出后流出(2)电泳法原理在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后带上正电或负电。在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。由于待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。题型突破练题型，夯基提能1对于玫瑰精油的提取装置，说法正确的是()A图中为进水口，为出水口B收集后的液体中要加入NaCl，促使水油分离C本装置为萃取装置D使用该装置时，由于原料在水中，不易产生原料焦糊问题解析：据图分析，表示出水口，表示进水口，A错误；收集后的液体是油水混合物，需要加入NaCl增大水的密度，促使水油分离，B正确；本装置为蒸馏装置，C错误；使用该装置时，由于原料在水中，易产生原料焦糊问题，D错误。答案：B2请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、_和_。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于_，易溶于_，因此可用后者作为提取剂来提取芳香油。(3)橘子果实含有芳香油，通常可用_作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是_。(4)得到的乳浊液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的上层，原因是_。加入氯化钠的作用是_。解析：(1)根据原料的特点，植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取法等。(2)植物芳香油不溶于水，但是极易溶于有机溶剂，如石油醚、乙醚等。芳香油溶于有机溶剂后，只需蒸发出有机溶剂，就可以获得较纯的植物芳香油。因此可以用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。(3)橘皮精油主要储藏在橘皮部分，所以可从橘皮中提取到芳香油。所用的橘皮越新鲜，芳香油的含量也越高。(4)乳浊液是水和芳香油的混合物，要将水和芳香油分开，需加入氯化钠，这样可以增加水层的密度，促使水和芳香油分开。由于芳香油的密度比水层小，所以芳香油分布于液体的上层，最后用分液漏斗将两层分开即可获得所需要的芳香油。答案：(1)蒸馏法萃取法(2)水有机溶剂(3)橘皮芳香油含量较高(4)油层的密度比水层小增加水层密度，促使油和水分层3生物组织中存在多种有机物，不同有机物的提取和鉴定方法不尽相同。根据所学知识，回答下列问题：(1)植物芳香油具有的共同特点有_ _(至少答两点)。(2)用_法提取玫瑰精油时，如果想提取较高品质的产品，对温度和时间的要求是_。向收集到的乳浊液中加入_，就会出现明显的分层现象，再用分液漏斗将其分开。(3)从柠檬中提取柠檬烯时不适宜用水中蒸馏的方法，这是因为水中蒸馏会导致_等问题。(4)粗提取胡萝卜素所用的萃取剂应该具有能充分溶解胡萝卜素，且_、_的特点。胡萝卜的粉碎一定要彻底，主要目的是_。解析：(1)植物芳香油具有的共同特点有挥发性强、易溶于有机溶剂等。(2)玫瑰精油能随水蒸气一同蒸馏，因此其提取方法一般采用水蒸气蒸馏法；如果想提取较高品质的产品，则在进行水蒸气蒸馏时，对温度和时间的要求是温度不要太高，延长蒸馏时间；向收集到的乳浊液中加入氯化钠，就会出现明显的分层现象，再用分液漏斗将其分开。(3)水中蒸馏不适用于柑橘和柠檬精油的提取，因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题，因此，柑橘、柠檬芳香油的制备通常采用压榨法。(4)粗提取胡萝卜素的萃取剂应该具有能充分溶解胡萝卜素，且具有较高的沸点、不与水混溶等特点；胡萝卜的粉碎一定要彻底，主要目的是增加与萃取剂的接触面积，加大萃取效率。答案：(1)挥发性强、易溶于有机溶剂(2)水蒸气蒸馏温度不要太高，延长蒸馏时间氯化钠(3)原料焦糊和有效成分水解(4)有较高的沸点不与水混溶增加与萃取剂的接触面积，加大萃取效率图表突破析图表，融会贯通如图是某些植物成分的提取装置，请思考：(1)图甲装置是_，图乙装置是_。(2)图甲装置可分左、中、右三部分，其作用分别是_。图甲中进水口是_，出水口是_，这与蒸气流方向_。加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是_。(3)图乙常采用水浴加热的原因是_。在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是_。答案：(1)水蒸气蒸馏装置萃取装置(2)左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收ba相反防暴沸(3)有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸防止加热时有机溶剂挥发随堂巩固达标检测三级训练提速提能授课提示：对应学生用书第197页练小题提速度判断下列说法是否正确1柑橘和柠檬作为材料时不适合用水中蒸馏的方法进行提取。()2萃取是利用了芳香油易溶于有机溶剂的特性进行提取的一种方法。()3提取玫瑰精油时，玫瑰花瓣与水的质量比是41。()4提取橘皮精油时，要将橘皮在石灰水中浸泡5 h，目的是防止压榨时滑脱。()5蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油。()6利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量小的先洗脱出来。()7在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度，与分子本身的大小和形状无关，而与所带电荷的差异有关。()8在SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率取决于分子的大小。()练真题明方向命题分析1考查特点：全国卷对本部分内容以非选择题的形式考查，本专题的生物技术与人类生活密切相关，属于高考命题的热点。从近年高考试题来看，本专题侧重基本技术和原理的考查，涉及的重要考点是植物有效成分的提取等知识。如2017年全国卷以绿色植物中某种物质的提取过程为情景，考查了植物组织中有效成分的提取方法。2命题趋势：以非选择题形式直接考查植物芳香油的提取方法或几种方法的比较，或结合具体实例考查某种特定植物芳香油的提取方法等。1(2015高考全国卷)回答与胡萝卜素有关的问题：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是_(填“胡萝卜素”“胡萝卜素”或“胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子_，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为_，胡萝卜素是_(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，_(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的_作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是_。解析：(1)胡萝卜中含有的主要是胡萝卜素，其可在人体内转变成维生素A。夜盲症是缺乏维生素A导致的。胡萝卜素没有挥发性。(3)作为萃取胡萝卜素的萃取剂要有较高的沸点，能充分溶解胡萝卜素，且与水不混溶。胡萝卜素虽可溶于乙醇，但乙醇是水溶性有机溶剂，萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不能用乙醇作萃取剂。答案：(1)胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性(2)需要(3)乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂2(2017高考全国卷)绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为植物甲粉碎加溶剂振荡收集提取液活性炭处理过滤去除活性炭蒸馏(含回收溶剂)重结晶成品。回答下列问题：(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是_(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_。(2)提取物质W时，振荡的作用是_。(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是_。(4)现有丙酮(沸点56 )、乙醇(沸点约78 )两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是_。(5)该实验操作过程中应注意的事项是_(答出两点即可)。解析：(1)依据题干信息(物质W受热、受潮易分解)，应选择晾干的植物甲，因为高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被稀释，进而降低对物质W的提取效果。(2)振荡使原料和溶剂充分混匀。(3)活性炭具有吸附能力，杂质色素易被吸附。(4)物质W受热易分解，所以选择沸点低的丙酮。(5)物质W受热易分解，所以应注意控制温度；又因为用了丙酮，所以要注意防火。答案：(1)晾干高温烘干过程中，植物甲中的物质W受热易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被稀释，进而降低对物质W的提取效果(2)使原料和溶剂充分混匀(3)去除提取液中的色素(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少(5)在温度较低的情况下操作，防火填网络串线索填充：蒸馏法压榨法胡萝卜素课时作业知能提升单独成册单独成册：对应学生用书第315页12015年诺贝尔生理学或医学奖授予中国女科学家屠呦呦，以表彰她发现青蒿素，显著降低了疟疾患者的死亡率。目前，青蒿素的主要来源仍然是从植物黄花蒿中提取分离。以下是从植物黄花蒿中提取青蒿素的工艺流程，请分析回答：黄花蒿干燥粉碎萃取浓缩提取液粗品精制(1)该提取方法利用了青蒿素具有_的特性。(2)萃取前要将黄花蒿干燥、粉碎处理，说明原料的_和_是影响萃取效率的重要因素。(3)屠呦呦等人在研究青蒿素的萃取工艺时发现青蒿素的水煎浸膏毫无效果，而乙醚冷浸所得提取物鼠疟效价显著增高且稳定，说明青蒿素具有_性。石油醚、乙酸乙酯、乙醚和苯的沸点分别为90120 、77 、35 和80 ，则最适合用于萃取青蒿素的有机溶剂是_，理由是_。解析：(1)由提取青蒿素的工艺流程可知其提取方法为萃取法，萃取一般是指用有机相提取水相中溶质的过程，由此可推断青蒿素具有易溶于有机溶剂的特性。(2)由于原料的含水量、颗粒大小和紧密程度是影响萃取的重要因素，因此通常在萃取前要将原料进行干燥、粉碎处理。(3)由于青蒿素的水煎浸膏毫无效果，而乙醚冷浸所得提取物鼠疟效价显著增高且稳定，说明青蒿素具有热不稳定性。因此萃取时要选择沸点低的有机溶剂，因为需要在低温下挥发有机溶剂。答案：(1)易溶于有机溶剂(2)含水量颗粒大小及紧密程度(3)热不稳定乙醚乙醚沸点低，是可以在低温下挥发的有机溶剂2请回答下列与植物芳香油的提取有关的问题： 图1图2(1)玫瑰精油的提取可使用图1所示装置，这种方法叫_法；蒸馏时收集的蒸馏液_(填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油。(2)橘皮精油的提取原料是橘皮，但橘皮易焦糊，宜采用_法提取橘皮精油。(3)胡萝卜素是_色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的是_法，加热时应该注意控制_，一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量呈_相关。(4)将提取的胡萝卜素粗品通过纸层析进行鉴定，图2为鉴定结果示意图，在A、B、C、D四点中，属于标准样品的样点是_。解析：(1)从图中装置可以看出，玫瑰精油的提取方法为蒸馏法，蒸馏后得到的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，而是油水混合物。(2)橘皮易发生焦糊，因此应该采用压榨法提取橘皮精油。(3)胡萝卜素是橘黄色的结晶；从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法；由于高温时胡萝卜素会分解，因此加热时注意控制好温度和时间；提取胡萝卜素时，原料中的含水量会影响提取效率，一般情况下提取效率与含水量呈负相关。(4)分析题图可知，只有一个层析带的为标准样品，即A、D点。答案：(1)蒸馏不是(2)压榨(3)橘黄萃取温度和时间负(4)A、D3许多植物芳香油的提取在原理和程序上是相同的，请结合玫瑰精油的提取，设计一个提取茉莉精油的过程。(1)原料选择：_。(2)提取方法的选择及原因：_。(3)实验流程：茉莉花水蒸馏器AB油水混合物C初提取精油加D过滤茉莉精油向蒸馏器中加入原料时，茉莉花瓣与清水的质量比大约为_。A表示_过程，B表示_过程，C表示_，通过C提取出的初提取精油，可能还混有一定的水分，所以要向提取液中加入D_吸水，放置过夜，再过滤除去固体物质，即可得到茉莉精油。解析：(1)在盛花期采摘茉莉花的原因是此时茉莉花内芳香油含量高。(2)茉莉精油的特点是不溶于水，易溶于有机溶剂，因此，适合用水蒸气蒸馏法和萃取法提取；但前者具有设备简单、成本低、操作简单等优点，因此常被采用。(3)在提取过程中，加入清水、NaCl和无水硫酸钠可以使芳香油被逐步分离并纯化。答案：(1)在花开的盛花期采摘茉莉花(2)采用水蒸气蒸馏法。原因有：茉莉精油的化学性质稳定，难溶于水而易溶于有机溶剂，与水共沸时会随水蒸气蒸馏出来，便于提取。由于水蒸气蒸馏法设备简单、成本低、易于操作，因此常采用水蒸气蒸馏法而不采用萃取法(3)14水蒸气蒸馏冷凝分离油层无水硫酸钠4(2018湖南常德一模)类胡萝卜素中的胡萝卜素作为维生素A原，具有抗氧化、着色、防癌和抗癌、增强机体免疫力等功效。利用红酵母、光合细菌等微生物发酵获取类胡萝卜素是如今的热门。如表所示是某生物小组进行微生物培养的两组配方。培养基配方1培养基配方2葡萄糖40 g/L乙酸钠1.5 g/L丙酸钠0.5 g/L酵母粉25 g/L氯化钠0.5 g/L氯化铵0.8 g/LMgSO40.5 g/L磷酸二氢钠0.5 g/L磷酸氢二钠0.5 g/L维生素B10.5 g/L酵母膏0.5 g/L氯化钙0.3 g/L维生素B21.5 g/L硫酸镁0.2 g/L请分析回答以下问题：(1)表中两种培养基从物理性质来看属于_培养基。培养基中的酵母粉可为微生物的生长提供_。两种配方中用于培养光合细菌的是_。(2)取10 mL菌种原液，用无菌水制成100 mL样品溶液，再将样品溶液稀释104倍后，各取样品溶液0.1 mL在5个细菌培养基平板上接种，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为22、158、478、160和162。则每毫升菌种原液中的细菌数量为_个。(3)区分红酵母菌与酿酒酵母不需要使用